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Die Erfindung betrifft eine Türsäule, insbesondere eine B-Säule, einer Kraftwagenkarosserie in Schalenbauweise gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kraftwagenkarosserie mit wenigstens einer solchen Türsäule, insbesondere B-Säule.
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Eine derartige, aus der
DE 102 32 320 A1 bekannte B-Säule umfasst ein äußeres Türsäulenelement in Form einer Blechschale, das üblicherweise auch als Schließblech bezeichnet wird und mit einem inneren Türsäulenelement zu einer hohlen Säule zusammengesetzt und gefügt ist. Im Hohlraum zwischen den beiden als B-Säulenelementen ausgebildeten Türsäulenelementen ist dabei ein Verstärkungselement angeordnet, welches einen seitlich korrespondierenden Seitenschweller mit einem oberhalb von diesen angeordneten Dachrahmen verbindet. Das durchgängige Verstärkungselement in Form eines Rohres, welches durch Schutzgasschweißen oder Punktschweißen mit dem äußeren Türsäulenelement verbunden ist, ermöglicht eine hohe Steifigkeit der Türsäule, insbesondere im Hinblick auf deren Eigenschaften bei einem Seitenaufprall, welche gleichwohl relativ schmal gehalten werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Türsäule, insbesondere eine B-Säule, und eine Kraftwagenkarosserie der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei einerseits ein leichter und einfacher Aufbau der Türsäule ermöglicht und andererseits weiterhin eine hohe Steifigkeit der Türsäule insbesondere bei einem Seitenaufprall auf die Kraftwagenkarosserie gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Türsäule mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Kraftwagenkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Um eine Türsäule, insbesondere B-Säule, der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einerseits leicht und einfach aufgebaut ist und andererseits weiterhin eine hohe Steifigkeit und Festigkeit der Türsäule insbesondere bei einem Seitenaufprall auf die Kraftwagenkarosserie gewährleistet, ist erfindungsgemäß das Verstärkungselement lediglich in einem oberen Teilbereich der Türsäule vorgesehen. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass es ausreicht, das Verstärkungselement lediglich in einem oberen Bereich der beispielsweise als B-Säule ausgebildeten Türsäule vorzusehen, um dennoch eine bei Weitem hinreichende Steifigkeit der Türsäule zu erhalten. Insbesondere kann durch das Verstärkungselement eine Deformation der Türsäule in ihrem oberen Bereich in Fahrzeugquerrichtung nach innen zumindest weitgehend vermieden werden, welche andernfalls beispielsweise dazu führen könnte, dass sich im Falle eines Seitenaufpralls ein entsprechender Airbag, beispielsweise ein Fensterairbag oder ein Seitenairbag, innenseitig der Türsäule nicht ordnungsgemäß entfalten kann, da der Zwischenraum zwischen der Innenseite der Türsäule und einer angrenzenden Kopfstütze oder einer Rückenlehne zu knapp wird. Durch die Versteifung wird demzufolge eine hinreichende Steifigkeit der Türsäule im oberen Teilbereich erreicht, so dass im Falle eines Seitenaufpralls ein ausreichender Freiraum zwischen der Innenseite der Türsäule und einer angrenzenden Kopfstütze – beispielsweise bei einer B-Säule die Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes der vorderen Sitzreihe – für einen Fensterairbag oder einen Seitenairbag zur Entfaltung verbleibt.
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Unabhängig davon wird natürlich auch eine übermäßige Intrusion in die Fahrgastzelle im oberen Bereich der Fahrgastzelle vermieden. Bei der Auslegung der Türsäule ist im Allgemeinen anzustreben, dass bei einem Seitenaufprall üblicherweise ein unterer Bereich der Türsäule deformiert wird, jedoch im oberen Bereich der Türsäule gegebenenfalls keine erheblichen Deformationen bzw. Beschädigungen erfolgen dürfen. Durch das erfindungsgemäße Verstärkungselement wird dieser Erkenntnis Rechnung getragen, indem gezielt diese Steile entsprechend durch das Verstärkungselement verstärkt und somit eine nennenswerte Deformation oder gar ein Teilbruch oder vollständiger Bruch der Türsäule vermieden wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es dabei als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der obere Teilbereich, in welchem sich das Verstärkungselement erstreckt, etwa einem Drittel bis zwei Drittel der Gesamtlänge der Türsäule entspricht. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Türsäule gerade in diesem Bereich entsprechend anfällig für Deformationen ist und durch das Verstärkungselement nunmehr entsprechend zuverlässig versteift ist.
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Um darüber hinaus eine kostengünstige und einen maßhaltigen und leicht reproduzierbare Zusammenbau der Türsäule zu erhalten, hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement als Verstärkungsrohr ausgebildet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Rohrwand des Verstärkungsrohrs wenigstens eine Durchführungsöffnung für ein Punktschweißgerät aufweist, mittels welchem das Verstärkungsrohr mit dem äußeren Türsäulenelement durch Punktschweißen fügbar ist. Somit kann das Verstärkungsrohr montagetechnisch einfach, schnell und kostengünstig am dem äußeren Türsäulenelement befestigt werden, wobei die Punktschweißverbindungen eine stabile Verbindung der beiden Bauteile gewährleistet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich überdies als vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement mit einem oberen Ende in einem Abstand unterhalb eines Übergangsbereichs in einen Dachrahmen endet. Hiermit kann eine besonders optimierte Versteifung der Türsäule erreicht werden, da es sich gezeigt hat, dass eine erhebliche Deformation der Türsäule im Falle eines Seitenaufpralls üblicherweise nicht unmittelbar im Anschluss an dem korrespondierenden Dachrahmen erfolgt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung endet das Verstärkungselement mit einem unteren Ende oberhalb einer Befestigungsstelle für ein oberes Türscharnier. Somit ergibt sich insgesamt eine besonders gewichtsoptimierte Türsäule, die alle Steifigkeits- und Festigkeitsvorraussetzungen bei einem Seitenaufprall bei Weitem erfüllt.
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Um darüber hinaus im unteren Bereich der Türsäule eine gezielte Deformation im Falle eines Seitenaufpralls zu erreichen, hat es sich in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung als günstig gezeigt, wenn das äußere Türsäulenelement im Bereich unterhalb des Verstärkungselements wenigstens eine Sicke oder dgl. Einformung aufweist. Hierdurch kann insbesondere auch erreicht werden, dass die Türsäule bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung infolge eines Seitenaufpralls zumindest im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugmitte hin verschoben wird und demzufolge zumindest im Wesentlichen in ihrer vertikalen Erstreckung verbleibt. Somit können übermäßige Deformationen in einzelnen Bereichen der Türsäule noch günstiger vermieden werden.
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In diesem Zusammenhang hat sich eine Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, bei der das äußere Türsäulenelement jeweils wenigstens eine Sicke oder dgl. Einformung oberhalb und unterhalb einer Befestigungsstelle für ein unteres Türscharnier aufweist. Hierdurch ergibt sich eine günstige Einbindung der jeweiligen Seitentür bei einer unfallbedingten Verlagerung der Türsäule.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Verstärkungselement durch Kaltumformen, insbesondere Innenhochdruckumformen, hergestellt ist. Ein derart geschaffenes Umformteil ist besonders kostengünstig herstellbar.
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Um Werkstoffe höherer Festigkeit verwenden zu können, kann das Verstärkungselement, insbesondere das Verstärkungsrohr, aus einem lufthärtenden Mangan-Bor-Stahl oder aus dem Werkstoff 22MnB5, insbesondere durch Warmumformen, hergestellt werden. Bei allen genannten Fertigungsverfahren kann der Querschnitt des Verstärkungselements, insbesondere des Verstärkungsrohrs, einen beliebigen Querschnitt bzw. Form aufweisen, der bzw. die funktionsbedingt oder bedingt durch die zur Verfügung stehenden Fertigungs- und Fügeverfahren über die Länge des Verstärkungselements variieren kann.
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Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Türsäule genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für die Kraftwagenkarosserie mit wenigstens einer Türsäule gemäß Anspruch 10.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnung.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Seitenansicht von außen auf ein äußeres Türsäulenelement einer Türsäule in Form einer B-Säule einer Kraftwagenkarosserie in Schalenbauweise, welches mit einem inneren Türsäulenelement zu einem Hohlkörper verbunden werden kann, in welchem zur Verstärkung der Türsäule ein Verstärkungselement lediglich in einem oberen Teilbereich der Türsäule vorgesehen ist;
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2 eine Seitenansicht auf das separat dargestellte Verstärkungselement, vom welchem die der äußeren Teilschale zugewandte Außenseite erkennbar ist; und
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3 ein Seitenansicht von innen auf das äußere Türsäulenelement, an welchem im oberen Teilbereich der Türsäule das Verstärkungselement durch Punktschweißen befestigt ist.
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In 1 ist in einer Seitenansicht von außen ein äußeres Türsäulenelement 10 einer Türsäule in Form einer B-Säule 12 einer Kraftwagenkarosserie eines Personenkraftwagens in Schalenbauweise dargestellt. Erkennbar ist dabei, dass das äußere Türsäulenelement 10 an seinem unteren Ende eine Säulenwurzel 14 umfasst, mittels welcher die B-Säule 12 an einem seitlich zugeordneten, nicht erkennbaren Seitenschweller abgestützt und befestigt ist, und einen im Wesentlichen T-förmigen Übergangsbereich 16, über welchen die B-Säule an einem seitlich korrespondierenden Dachrahmen abgestützt und befestigt ist. Seitlich ist ein im wesentlichen U-förmiges Säulenprofil 11 des äußeren Türsäulenelements 10 durch jeweilige, sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Höhe der B-Säule 12 erstreckende Fügflansche in Form von Punktflanschen 18, 20 begrenzt, mittels welchen das äußere Türsäulenelement 10 mit einem nicht dargestellten, innenseitig davon angeordneten inneren Türsäulenelement, welches üblicherweise auch als Schließblech bezeichnet wird, in Schalenbauweise verbunden werden kann. Üblicherweise sind beide Türsäulenelemente 10 aus Metallblech gefertigt und insbesondere durch Punktschweißen und zusätzlich oder alternativ durch Kleben miteinander gefügt. Es sich jedoch insbesondere auch denkbar, die Türsäulenelemente 10 aus einem gegebenenfalls faserverstärkten Kunststoff herzustellen. Außenseitig ist die B-Säule 12 durch ein Verkleidungselement oder einen Teilbereich einer Seitenwand der Kraftwagenkarosserie verkleidet.
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2 zeigt in einer Seitenansicht ein Verstärkungselement 22 in Form eines im Querschnitt vorliegend etwa O-förmigen Verstärkungsrohres, mittels welchem die B-Säule 12 verstärkt ist. Wie aus 3, welche ein Seitenansicht von innen bzw. theoretisch vom Innenraum des Kraftwagens in Fahrzeugquerrichtung nach außen zeigt, erkennbar ist, ist das Verstärkungselement 22 zur Aussteifung der B-Säule 12 lediglich in einem oberen Teilbereich der Türsäule bzw. der B-Säule 12 vorgesehen und vorliegend innerhalb des im wesentlichen U-förmigen Säulenprofils 11 aufgenommen. Dies bedeutet, dass das Verstärkungselement 22 vorliegend innerhalb des durch das U-förmige Säulenprofil 11 des äußeren Türsäulenelements 10 und durch das innere, hier nicht gezeigte Türsäulenelement gebildeten Hohlraum bzw. Kastenprofil der B-Säule 12 angeordnet ist.
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Wie des Weiteren in Zusammenschau der 2 und 3 erkennbar ist, ist das Verstärkungselement 22 vorliegend direkt mit dem U-förmige Säulenprofil 11 des äußeren Türsäulenelements 10 verbunden. Da sowohl das Verstärkungselement 22 als auch das äußere Türsäulenelements 10 aus einer Metalllegierung, Insbesondere aus einem Stahl- oder Aluminiumwerkstoff, gebildet sind, erfolgt dies im vorliegenden Fall durch Punktschweißen. Hierzu weist das Verstärkungselement 22 an seiner dem äußeren Türsäulenelement 10 zugewandte Außenseite mehrere Schweißstellen für Schweißpunkte 24 auf, die außerdem in 1 erkennbar sind. Damit diese Schweißpunkte 24 erzeugt bzw. das Verstärkungselement 22 mit dem äußeren Türsäulenelement 10 verbunden werden kann, weist eine Rohrwand 26 des Verstärkungsrohrs 22 jeweilige, aus 3 erkennbare Durchführungsöffnungen 28 für eine Schweißzange oder dgl. Punktschweißgerät auf, mittels welchem das Verstärkungsrohr 22 mit dem äußeren Türsäulenelement 10 durch Punktschweißen fügbar ist.
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Des Weiteren ist aus 3 erkennbar, dass das Verstärkungselement 22 im Querschnitt auf das U-förmige Säulenprofil 11 des äußeren Türsäulenelements 10 abgestimmt ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders günstiger Verbund der B-Säule 12. Natürlich ist es dabei auch denkbar, dass das Verstärkungselement 22 gegebenenfalls auch zusätzlich bzw. ausschließlich mit dem inneren Türsäulenelement gefügt ist. Ebenfalls ist es denkbar, das Verstärkungselement 22 beim Fügen der beiden Türsäulenelemente 10 mit zu befestigen.
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Wie des Weiteren in 3 gezeigt ist, entspricht der obere Teilbereich, in welchem sich das Verstärkungselement 22 erstreckt, etwa einem Drittel bis zwei Drittel der Gesamtlänge der B-Säule 12 bzw. des äußeren Türsäulenelements 10. Oberseitig endet das Verstärkungselement 22 vorliegend mit einem oberen Ende in einem Abstand unterhalb des T-förmigen Übergangsbereichs 16 in den entsprechenden Dachrahmen. Mit seinem unteren Ende erstreckt sich das Verstärkungselement 22 bis kurz oberhalb einer Befestigungsstelle 30 für ein oberes Türscharnier einer nicht dargestellten hinteren Seitentür. Im vorliegenden Fall ist das aus einer Metalllegierung, insbesondere einem Stahl- oder Aluminiumwerkstoff, gebildete Verstärkungselement 22 durch Kaltumformen, insbesondere Innenhochdruckumformen, hergestellt. Es wäre jedoch auch denkbar, das Verstärkungselement 22 durch Warmumformen und – falls erforderlich – durch ein nachgeordnetes Härten herzustellen. Hierbei wäre es insbesondere denkbar, das Verstärkungselement 22 zunächst durch freies Biegen warm umzuformen und dann gegebenenfalls zu härten. Auch wäre es denkbar, einen selbst härtenden Stahl einzusetzen.
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Aus 1 wird schließlich deutlich, dass das äußere Türsäulenelement 10 im Bereich unterhalb des Verstärkungselements 22, genauer gesagt unmittelbar oberhalb der Säulenwurzel 14 zwei Sicken 32 oder dgl. Einformungen aufweist. Diese erstrecken sich vorliegend zumindest im Wesentlichen horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung, wobei vorliegend eine im Querschnitt zumindest im Wesentlichen bogenförmige Kontur der jeweiligen Sicke 32 vorgesehen ist. Jeweils eine Sicke 32 ist dabei oberhalb bzw. unterhalb einer Befestigungsstelle 34 für ein unteres Türscharnier einer nicht dargestellten hinteren Seitentür angeordnet. Die Sicken 32 dienen dabei bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung infolge eines Seitenaufpralls zur gezielten Deformation der B-Säule 12, sodass diese vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu ihrer hier gezeigten Position in Fahrzeugquerrichtung in Richtung der Fahrzeugmitte verschoben wird. Somit ergibt sich eine relativ geringe Belastung im oberen Teilbereich der B-Säule 12, in der diese durch das Verstärkungselement 22 ausgesteift ist. Alternativ oder zusätzlich wäre es denkbar, eine gezielte Deformation der B-Säule 12 mittels wenigstens eines weichen Fußes und/oder eines weichen Streifens der B-Säule 12 zu bewirken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Türsäulenelement
- 11
- Säulenprofil
- 12
- B-Säule
- 14
- Säulenwurzel
- 16
- Übergangsbereich
- 18
- Punktflansch
- 20
- Punktflansch
- 22
- Verstärkungselement/Verstärkungsrohr
- 24
- Schweißpunkte
- 26
- Rohrwand
- 28
- Durchführungsöffnung
- 30
- Befestigungsstelle
- 32
- Sicken
- 34
- Befestigungsstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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